[發明專利]UPS的控制系統和方法

有效

• 申請號: 201010134319.5
• 申請日: 2010-03-23
• 公開（公告）號: CN101814752A
• 公開（公告）日: 2010-08-25
• 發明（設計）人: 遲屹楠
• 申請（專利權）人: 艾默生網絡能源有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 深圳新創友知識產權代理有限公司 44223
• 代理人: 王震宇

技術領域

本發明涉及不間斷電源(Uninterruptable?Power?Supply，UPS)，特 別是涉及一種UPS的控制系統和方法。

背景技術

目前很多UPS由于本身拓撲結構的限制，帶感性負載的能力都不強， 比如不能帶功率因數較大的感性負載，例如電機等。如圖1所示，一般的 單進單出的雙變換UPS包括整流部分和逆變部分，整流部分采用BOOST變 換器，逆變部分采用三電平拓撲。突加感性負載L3時，瞬間將產生很大的 電流直流分量，當逆變電壓為正，逆變電感L2上流過的逆變電流為負的時 候，如圖1中虛線箭頭的方向所示，逆變電流會通過上主管Q3的體二極管 不斷地往正母線電容C1充電。因為流過逆變電感L2的電流直流分量較大， 由于二極管D3的反向阻流作用，電流無法流過二極管D3，所以灌入正母 線電容C1的能量比感性負載L3消耗的能量要大，最后正母線電壓會越來 越高，在幾個工頻周期后導致正母線電容C1過壓。類似地，當逆變電流反 向時，負母線電容C2也會出現過壓的情形。

如上所述，如果UPS的整流部分采用BOOST變換器或者相類似的拓撲 結構，該UPS帶功率因數比較大的感性負載(接近理想電感)的時候就會 出現母線過壓問題。為解決母線過壓問題，已知的一種方案是采用耐壓較 高的電容作為正母線電容，但這種依靠硬件改動的方案需要額外增加很多 成本。

發明內容

本發明的主要目的就是針對現有技術的不足，提供一種UPS的控制系 統和方法，以較低的成本解決母線過壓的問題。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種UPS的控制系統，所述UPS包括順次連接在交流電源和負載之間 的整流部分和逆變部分；

所述控制系統包括PID控制器，其用于對所述UPS進行雙閉環控制， 所述雙閉環包括作為內環的電流環和作為外環的電壓環，在所述電壓環 中，對逆變電壓給定值與逆變電壓的反饋值取差值，經過比例積分調節， 獲得逆變電流給定值，在所述電流環中，對所述逆變電流給定值與逆變電 流的反饋值取差值，經電流環比例系數的比例調節，獲得關于所述逆變電 壓的控制量，其中所述逆變電壓為所述逆變部分的輸出電壓，所述逆變電 流為所述逆變部分的輸出電流；

所述控制系統還包括電流環比例系數調整模塊，其包括檢測單元和系 數給定單元，所述檢測單元用于檢測所述UPS是否滿足母線過壓控制條件， 所述系數給定單元用于在所述母線過壓控制條件滿足時，將所述電流環比 例系數取為預設的兩個電流環比例系數中較小的值，在所述母線過壓控制 條件不滿足時，將所述電流環比例系數取為預設的兩個電流環比例系數中 較大的值。

優選地，所述檢測單元包括電流計算單元和第一判斷單元，所述電流 計算單元用于計算所述負載上的負載電流中的無功電流，所述第一判斷單 元用于將所述無功電流與設定的閥值進行比較，當所述無功電流大于所述 閥值時判斷所述母線過壓控制條件滿足，否則判斷所述母線過壓控制條件 不滿足。

優選地，所述無功電流是通過所述電流計算單元計算出一個工頻周期 內多個采樣點的負載電流的無功分量，取平均值而獲得。

優選地，所述檢測單元包括第二判斷單元，其用于將母線電壓與設定 的電壓基準值進行比較，并將所述逆變電流與設定的電流基準值進行比 較，當所述母線電壓大于所述電壓基準值且所述逆變電流大于所述電流基 準值時，判斷所述母線過壓控制條件滿足，否則判斷所述母線過壓控制條 件不滿足。

優選地，所述關于逆變電壓的控制量為發生SPWM的控制量，所述逆變 電壓通過所述SPWM生成。

一種UPS的控制方法，所述控制方法包括對所述UPS進行雙閉環控制， 所述雙閉環包括作為內環的電流環和作為外環的電壓環，在所述電壓環 中，對逆變電壓給定值與逆變電壓的反饋值取差值，經過比例積分調節， 獲得逆變電流給定值，在所述電流環中，對所述逆變電流給定值與逆變電 流的反饋值取差值，經電流環比例系數的比例調節，獲得關于逆變電壓的 控制量；其中，所述電流環比例系數通過以下步驟調整：

A.檢測所述UPS是否滿足母線過壓控制條件；

B.在所述母線過壓控制條件滿足時，將所述電流環比例系數取為 預設的兩個電流環比例系數中較小的值；

C.在所述母線過壓控制條件不滿足時，將所述電流環比例系數取為 預設的兩個電流環比例系數中較大的值。